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碳纤维布的功能应用

发布时间:2014-09-30发布人:admin

碳纤维布材料在土木工程领域的应用已非常广泛,概括起来主要有以下几种功能途径:

(l)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维布混凝土,用于新建结构,现己应用于某些工程中;

(2)长丝制成束状(棒材),在现浇混凝土中代替钢筋用于新建结构,主要用于海洋结构及对电磁波有特殊要求的结构,现己有研究并开始应用于实际工程;

(3)将碳纤维布制成织物(片材),如碳纤维布(cFRP),利用树脂类胶结材料将其粘贴于混凝土表面,利用结构胶的良好的粘贴性能,使已有混凝土构件与碳纤维布粘为一体,将碳纤维布作为受拉材料,帮助受拉钢筋受拉。这是实际工程中应用最多的一种。

(4)将碳纤维布制成碳纤维布组合板,组合板一般由上、下表面的CFRP板和夹心材料组合,CFRP组合板可以充分利用CF即强度,有极高的比强度和比刚度,构件界面形式合理。在飞机、船舶等结构中已经有广泛应用,在土木工程结构中也可以直接用于桥面、屋面、操作平台等结构中,并可以与其他传统结构材料组合形成不同的组合结构川'。

(5)其他用途。短碳纤维布还可以以下几种形式应用于土木建筑领域:

①制作帘墙板(非承重墙)。日本鹿岛公司在160℃和0.98MPa压力下高压蒸汽固化8小时制作这种产品,是一种具有优良耐老化性和突出机械特性的轻量板,此板可应用于高层建筑和海边耐腐蚀建筑。

②防水房屋顶面涂层。水对.CF即的透渗性非常低,因此可将碳纤维布水泥混合物用于涂覆平坦的房顶,作为耐风化和不透水的表面,且此涂层表面外观优美。短碳纤维布的含量越高,耐擦伤和耐腐蚀性越高。

③电磁屏蔽板和导电板。由于碳纤维布的高导电性,可消除来自大气的放电和雷击的静电。CFRP可用作防止电磁辐射的屏蔽板、地下管线和地下结构。

④墙和防腐蚀涂层。

⑤耐磨铺地材料。

⑥耐化学腐蚀性地板。

对于受弯构件,碳纤布是粘贴于受拉区,以补充钢筋的不足;粘于梁的两侧,以提高梁的抗剪能力;缠绕于混凝土柱外侧,约束了混凝土的侧向变形,可以高柱的承载能力和柱的轴压比;缠绕于析架的节点,可使节点得到整体的加固。碳纤维布的层数可通过计算确定,考虑到各层的共同工作系数,抗疲劳的能力和避免脆性破坏,一般建议粘贴层数不宜超过5层;从受力性能角度,单层优于多层,窄幅优于宽幅;必要时纵向可以搭接,搭接长度不得少于100mm,要保证碳纤维布端部有可靠的锚固,除满足计算要求外,还应有必要的构造措施。

此外,粘结剂的性能和粘贴工艺是使被加固构件与碳纤维布共同受力的保证,要求粘结剂对被粘贴界面和碳纤维布有较高的粘结力和强度,抗拉、抗压、特别是粘贴抗剪强度应远高于混凝土相应的强度,粘结剂对界面和碳纤维布都要有良好的渗透性和相容性,具有抗冲击、耐疲劳、抗老化等优异性能,因此应该采用专用的粘结剂。

从目前国内外的发展情况看,碳纤维布用于建筑业的研究开发及应用正呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场,大量的钢筋混凝土结构急需补强与加固,碳纤维布加固技术作为一种新兴的技术含量高的加固方法,具有很大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。这种加固方法在我国也将得到广泛的应用,它将对我国的社会主义现代化建设事业产生积极的推动作用。

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